Положения о строении вещества находят яркое выражение в борьбе двух систем: дискретности(прерывности) -- корпускулярная концепция, и континуальности (непрерывности) -- континуальная методика.
С ними непосредственно связаны теории взаимодействия материальных предметов, которые реализовались как способ дальнодействия (передача элементов без физической среды) и механизм близкодействия (перемещения от точки к точке).
Концепция прерывности была разработана и представлена И. Ньютоном, подход которого установил исходное положение атомизма, основывающегося на признании дальнодействующих величин и сил.
В истории физики наиболее важной и плодотворной для восприятия процессов природы была система атомизма, согласно которой любая материя обладает прерывистым, дискретным строением, то есть состоит из элементарных частиц - атомов. До конца XIX столетия в соответствии с данной концепцией полагалось, что физические вещества включают в себя отдельные неделимые элементы, но с точки зрения современного учения, фотоны -"атомы" света, электроны - "атомы" электричества и т. д.
Концепция атомизма
Концепция атомизма, впервые сформированная древнегреческим ученым Левкиппом в V в. до н. э., успешно развитая его сторонником Демокритом и затем древнегреческим мыслителем-материалистом Эпикуром (341--270 до н. э.), была запечатленная в известной поэме "О природе простых вещей". Данная работа написана римским поэтом и философом Лукрецием Кара (I в. до н. э.), но и вплоть до нашего столетия оставалась умозрительной теорией, хотя и подтвержденной определенными экспериментальными фактами (например, законом Авогадро, броуновским движением и др.).
Многие ведущие химики и физики даже в конце прошлого столетия не верили в действительность существования атомов. К тому же многие научные результаты и рассчитанные в соответствии с кинетической гипотезой газообразных веществ данные утверждали совершенно иное понятие для мельчайших частиц -- молекул.
Реальное наличие этих элементов было окончательно и экспериментально подтверждено в 1906 г. опытами французского химика Жана Перрена по исследованию закономерностей броуновского движения. В результате возможно выделить основные виды атомизма, которые возникли вместе с историческими периодами в развитии физики:
- натурфилософский атомизм древности;
- механический атомизм 17--18 вв.;
- химический атомизм. 19 в.;
- физический современный атомизм.
На сегодняшний день молекула представляет собой наименьшую частицу физического вещества, которая обладает его ключевыми химическими характеристиками и состоит из атомов, соединенных между собой прочными химическими связями.
Количество атомов в одной молекуле составляет от двух ($O_2, H_2, HF, KCI$) до тысяч (некоторые гормоны, витамины и белки). Молекулы инертных газов называются одноатомными элементами.
Развитие и основные положения механицизма
Естествознание с древних времен устанавливало отношение общества к природе, и его значение все более увеличивалось с тех пор, как положения важнейших научных гипотез стали многократно подтверждаться экспериментально. Главные философские течения базировались на физическом учении и неопровержимых фактах.
Однако дальнейшее становление физики и прежде всего формирование теории электромагнетизма, закона относительности и квантовой механики вызвали прямую необходимость тщательного пересмотра философских направлений.
Одно из ключевых учений - имеющее особое значение, получило в науке название "механицизм." Суть данного течения возможно сформулировать следующим образом: физический мир является гигантским механизмом, части которого непосредственно взаимодействуют между собой.
Такая концепция функционирует без ошибок и сбоев, о чем говорит регулярность чередования отливов и приливов, движение планет, предсказуемость лунных и солнечных затмений. Части такого инструмента - это бесконечно движущаяся материя, передвижение которой обусловлено давлением сил.
Базой механицизма выступает материя в качестве некоторой вещественной и телесной субстанции. Аристотель выстраивал материю из "четырех элементов" - воды, земли, огня и воздуха, но не из настоящих, а из таких сущностей, которые наделены качествами, воспринимаемые посредством человеческих органов чувств в четырех реальных аналогах указанных "элементов".
Таким образом, механицизм предполагает, что реальность - это только сложная комплексная машина, которая управляет объектами во времени и пространстве. Так как общество составляет огромную часть физической природы, все человеческое должно быть научно объяснимо через понятие движения, материи и математики.
Квантовая теория строения атомов
Квантовая гипотеза строения атома -- это обширный раздел квантовой механики, который объясняет разнообразие характеристик мельчайших частиц физического вещества.
Ее основоположниками являются австрийский химик-теоретик Э. Шредингер, французский исследователь Л. де Бройль и немецкий физик В. Гейзенберг, которые доказали наличие у микрочастиц ряда дополнительных особенностей, которые устанавливали общий характер современного атомизма в виде корпускулярно-волновой природы элементов.
Принцип неопределенности Гейзенберга можно описать так:
$\Delta x m \Delta v = \frac {h}{2}$, где:
- $\Delta x$ - это неопределенность положения координаты;
- $\Delta v$ - это погрешность измерения скорости.
То, что волновые свойства - это различные проявления одного материального образования смог объяснить Л. де Бройль, который объяснил квантово-механическую природу у всех видов материи. Классическая механика ранее не допускала возможность дифракции протона, электрона, нейтрона, а экспериментальные сведения только подтвердили гипотезу и выявили новый метод для понимания процессов микромира.
Абсолютно другими оказались и характеристики предметов современной атомистики. Принятые в классических учениях понятия, которые толковали положение частицы в пространстве и ее перемещения, теряют теперь всякий смысл. В классической физике траектория движения элементов давала возможность детально описать путь, поэтому данное явление можно представить в виде линии. В современном атомизме элементарные частицы не имеют траектории: можно только определить область пространства, в котором имеется конкретная возможность обнаружить частицу.
В 1911 г. Резерфорд провел исключительные научные эксперименты, которые доказали существование ядра атома. Для изучения атома ученый использовал его зондирование посредством б-частиц, возникающих при распаде полония, радия и некоторых других элементов. Было установлено, что эти элементы обладают положительным зарядом, который равен по модулю удвоенному заряду электрона $q =+2e$, то есть: $ma = 6,62 • 10^{-27}$ кг, что приблизительно в 7300 раз больше массы самого электрона.
Позже было обнаружено, что $б$-частицы являются ядрами атомов гелия. Этими частицами Резерфорд атаковал атомы более тяжелых веществ. вследствие своей малой массы электроды не способны изменить траекторию $б$-частицы, так как их рассеяние может вызвать только положительно заряженная часть атома. Таким образом, по данной теории возможно определить характер разделения положительного заряда и массы внутри атома.
